Clostridial dermatitis (CD), caused by Clostridium septicum and Clostridium perfringens, is an economically important emerging disease of turkeys characterized by sudden deaths and necrotic dermatitis. Immune responses in CD-affected commercial turkeys are poorly understood. In the present study, C. septicum was isolated from CD-affected commercial turkeys during a recent outbreak, and the tissues (skin, muscle, and spleen) were collected and analyzed for immune gene expression, along with samples from clinically healthy birds. The results showed that CD-affected turkeys had significantly higher levels of IL-1β, IL-6, IFNγ, and iNOS transcripts in the skin, muscle, and spleen tissues compared to healthy birds. Affected turkeys also had a significantly elevated transcription of toll-like receptor (TLR21) gene in the skin and spleen tissues, suggesting a role for this receptor in the immune recognition. The expression of IL-4 and IL-13 genes in the spleen and muscle was also significantly higher in the affected birds. Additional birds from the same affected and healthy farms examined for serology revealed that the CD-affected turkeys had significantly higher levels of serum IgM and IgY antibodies. Furthermore, in vitro stimulation of MQ-NCSU macrophages with C. septicum led to a significant transcriptional upregulation of IL-1β and IFNγ genes, while the IL-10 gene expression was downregulated. The surface expression of MHC-II protein and cellular production of nitric oxide were also significantly increased in the C. septicum-stimulated macrophages, indicating cellular activation. Collectively, our findings suggest that the host responses in CD-affected turkeys involve a robust inflammatory response as well as a response mediated by IL4/IL-13 cytokines that may aid in antibody-mediated immunity.
Evaluación de la respuesta inmune en pavos comerciales afectados por dermatitis clostridial. La dermatitis clostridial (CD), causada por Clostridium septicum y Clostridium perfringens, es una enfermedad emergente económicamente importante de los pavos caracterizada por muerte súbitas y dermatitis necrótica. Se conoce poco acerca de las respuestas inmunitarias en pavos comerciales afectados por dermatitis clostridial. En el presente estudio, se aisló C. septicum de pavos comerciales afectados por dermatitis clostridial durante un brote reciente, y los tejidos (piel, músculo y bazo) se recolectaron y analizaron para determinar la expresión de genes inmunitarios junto con muestras de aves clínicamente sanas. Los resultados mostraron que los pavos afectados por dermatitis clostridial tenían niveles significativamente más altos de transcritos de IL-1β, IL-6, IFNγ, and iNOS en los tejidos de la piel, los músculos y el bazo en comparación con las aves sanas. Los pavos afectados también tenían una transcripción significativamente elevada del gene del receptor tipo toll (TLR21) en los tejidos de la piel y el bazo, lo que sugiere un papel de este receptor en el reconocimiento inmunitario. La expresión de los genes IL-4 e IL-13 en el bazo y el músculo también fue significativamente mayor en las aves afectadas. Aves adicionales de las mismas granjas afectadas y sanas que fueron examinadas por serología revelaron que los pavos afectados por dermatitis clostridial tenían niveles significativamente más altos de anticuerpos séricos IgM e IgY. Además, la estimulación in vitro de los macrófagos MQ-NCSU con C. septicum condujo a una regulación transcripcional significativamente al alza de los genes IL-1β and IFNγ, mientras que la expresión del gene IL-10 se reguló a la baja. La expresión superficial de la proteína MHC-II y la producción celular de óxido nítrico también aumentaron significativamente en los macrófagos estimulados por C. septicum, lo que indica activación celular. Colectivamente, estos hallazgos sugieren que las respuestas del huésped en pavos afectados por dermatitis clostridial implican una respuesta inflamatoria robusta, así como una respuesta mediada por citoquinas IL4/IL-13 que pueden ayudar en la inmunidad mediada por anticuerpos.
Keywords: Clostridium septicum; clostridial dermatitis; gangrenous dermatitis; immune response; macrophages.